엑소핵산가수분해효소

Exonuclease
Excinuclease와 혼동하지 마십시오.
Pol I과 관련된 3~5' 엑소핵산가수분해효소

엑소핵산가수분해효소는 폴리뉴클레오티드 사슬의 끝(엑소)에서 한 번에 하나씩 뉴클레오티드를 분해하여 작용하는 효소이다.3' 또는 5' 말단에서 포스포디에스테르 결합을 분해하는 가수분해 반응이 일어난다.가까운 친척은 엔도핵산가수분해효소이며, 엔도핵산가수분해효소는 폴리뉴클레오티드 사슬의 중간(엔도)에서 포스포디에스테르 결합을 분해한다.진핵생물과 원핵생물은 mRNA의 정상적인 전환에 관여하는 3가지 유형의 엑소핵산가수분해효소(Xrn1)와 의존성 탈캡핑 단백질인 5μ~3μ 엑소핵산가수분해효소(Xrn1)와 독립 단백질인 3μ~5μ 엑소핵산가수분해효소,[1][2] 폴리(A) 특이적 3μ~5μ핵산가수분해효소이다.

고세균과 진핵생물 모두에서 RNA 분해의 주요 경로 중 하나는 주로 3~5' 엑소좀 복합체에 의해 이루어진다.

중합효소에 대한 중요성

RNA 중합효소 II는 5' 엑소뉴클레아제(인간 유전자 Xrn2)와 함께 작용하여 새로 형성된 전사를 분해하여 폴리아데닐화 부위를 떠나 중합효소를 동시에 쏘는 것으로 알려져 있다.이 과정은 핵산가수분해효소가 pol II를 따라잡고 [3]전사를 종료하는 것을 포함한다.

Pol I은 제거된 RNA 프라이머 대신 DNA 뉴클레오티드를 합성합니다.DNA 중합효소 I은 또한 3'~5' 및 5'~3' 엑소핵산가수분해효소 활성을 가지며, 이는 DNA의 오류 편집 및 교정에 사용된다.3~5'는 한 번에 하나의 모노뉴클레오티드만 제거할 수 있으며, 5'~3' 활성은 한 번에 10개까지 모노뉴클레오티드 또는 뉴클레오티드를 제거할 수 있다.

대장균의 종류

활성 부위가 노란색으로 표시된 WRN Exonuclease

1971년 리먼 IR은 대장균에서 핵산가수분해효소 I을 발견했다.그 이후로 핵산가수분해효소, II, III, IV, VI, VI, VII 및 VII를 포함한 수많은 발견들이 있었다.엑소핵산가수분해효소의 각 유형은 특정한 기능 또는 [4]요구 사항을 가지고 있다.

엑소핵산가수분해효소 I은 3' → 5' 방향으로 단핵산 DNA를 분해하여 디옥시리보뉴클레오시드 5'-단인산을 차례로 방출한다.포스포릴 또는 아세틸기에 의해 차단되기 때문에 말단 3'-OH기 없이 DNA 가닥을 절단하지 않는다.[5]

엑소핵산가수분해효소 II는 DNA 중합효소 I과 관련되며, 이는 DNA 합성 부위에서 바로 상류로 포함된 RNA 프라이머를 5' → 3' 방식으로 잘라내는 5' 엑소핵산가수분해효소 I을 포함한다.

엑소핵산가수분해효소 III에는 네 가지 촉매활성이 있다.

  • 이중사슬 DNA에 특이적인 3'~5' 엑소디옥시리보핵산가수분해효소 활성
  • RNAase 활성
  • 3'인산가수분해효소활성
  • AP 핵산가수분해효소 활성(나중에 핵산가수분해효소 II로 확인됨).[6]

엑소핵산가수분해효소 IV는 물 분자를 첨가하기 때문에 뉴클레오시드와 뉴클레오시드의 결합을 끊을 수 있다.이 엑소핵산가수분해효소는 기능하기 위해 Mg 2+가 필요하며 엑소핵산가수분해효소 [7]I보다 높은 온도에서 작용한다.

엑소핵산가수분해효소 V는 Ca2+[8]를 필요로 하는 선형 이중사슬 DNA와 단일사슬 DNA를 촉매하는 3~5' 가수분해효소이다.이 효소는 상동 재조합 과정에서 매우 중요하다.

엑소핵산가수분해효소 VIII는 ATP나 가닥의 틈새나 틈새를 필요로 하지 않지만 그 기능을[citation needed] 수행하기 위해서는 자유 5'OH기가 필요한 5'~3' 이량체 단백질이다.

인간의 발견

3~5' 인간형 엔도핵산가수분해효소는 U7 snRNP가 단일 분할 과정을 지시하는 히스톤 사전 mRNA의 적절한 처리에 필수적인 것으로 알려져 있다.다운스트림 절단 제품(DCP)을 제거한 후 Xrn1은 완전히 [9]분해될 때까지 제품을 계속 분해합니다.이것은 뉴클레오티드가 재활용될 수 있게 해준다.Xrn1은 자유 5' 비보호 말단을 발달시키기 위한 전구체로서 작용하는 동시전사개열(CoTC) 활성과 연결되어 있으므로 엑소뉴클레아제는 하류개열생성물(DCP)을 제거하고 분해할 수 있다.이것은 DNA나 RNA 가닥이 그들의 [10]몸에 쌓이는 것을 원하지 않기 때문에 전사 종료를 시작한다.

효모의 발견

CCR4-Not은 발아 효모의 일반적인 전사 조절 복합체로 mRNA 대사, 전사 개시 및 mRNA 분해와 관련이 있는 것으로 확인되었다.CCR4는 RNA 및 단가닥 DNA 3' ~ 5' 엑소뉴클레아제 [11]활성을 포함하는 것으로 확인되었다.CCR4-Not과 관련된 또 다른 성분은 CAF1 단백질로, 마우스와 케노하브디티스 [12]엘레강스에서 3'~5' 또는 5'~3' 핵산가수분해효소 도메인을 포함하는 것으로 확인되었다.이 단백질은 효모에서 발견되지 않았으며, 이는 변형동물에서 [13]볼 수 있는 것과 같은 비정상적인 핵산가수분해효소 도메인을 가지고 있을 가능성이 있음을 시사한다.효모는 Rat1 및 Xrn1 엑소핵산가수분해효소를 포함한다.Rat1은 인간형(Xrn2)과 동일하게 작용하며, 세포질 내 Xrn1 기능은 Rat1이 [14][15]없을 때 RNA(5.8s 이전 및 25s rRNA)를 분해하는 5'~3' 방향이다.

코로나바이러스의 발견

SARS-CoV-2를 포함한 베타 코로나바이러스에서는 바이러스 게놈의 일부인 핵산가수분해효소인 nsp14-ExoN이 새로운 균주의 [16]출현에 관여하는 재조합을 담당한다.

레퍼런스

  1. ^ Mukherjee D; et al. (2004). "Analysis of RNA Exonucleolytic Activities in Cellular Extracts". MRNA Processing and Metabolism. Methods in Molecular Biology. Vol. 257. pp. 193–211. doi:10.1385/1-59259-750-5:193. ISBN 978-1-59259-750-5. PMID 14770007.
  2. ^ Pamela A. Frischmeyer; et al. (2002). "An mRNA Surveillance Mechanism That Eliminates Transcripts Lacking Termination Codons". Science. 295 (5563): 2258–61. Bibcode:2002Sci...295.2258F. doi:10.1126/science.1067338. PMID 11910109. S2CID 40843312.
  3. ^ Hage A EL; et al. (2008). "Efficient termination of transcription by RNA polymerase I requires the 5′ exonuclease Rat1 in yeast". Genes Dev. 22 (8): 1068–081. doi:10.1101/gad.463708. PMC 2335327. PMID 18413717.
  4. ^ Paul D. Boyer (1952). The Enzymes (1st ed.). Academic Press. p. 211. ISBN 978-0-12-122723-4.
  5. ^ Lehman IR, Nussbaum AL (August 1964). "The deoxyribonucleases of Escherichia Coli. V. on the specificity of exonuclease I (Phosphodiesterase)". J. Biol. Chem. 239 (8): 2628–36. doi:10.1016/S0021-9258(18)93898-6. PMID 14235546.
  6. ^ Rogers SG, Weiss B (1980). "Exonuclease III of Escherichia coli K-12, an AP endonuclease". Meth. Enzymol. Methods in Enzymology. 65 (1): 201–11. doi:10.1016/S0076-6879(80)65028-9. ISBN 978-0-12-181965-1. PMID 6246343.
  7. ^ Mishra, N. C.; Mishra, Nawin C. (1995). Molecular biology of nucleases. Boca Raton: CRC Press. pp. 46–52. ISBN 978-0-8493-7658-0.
  8. ^ Douglas A. Julin (2000). "Detection and Quantitation of RecBCD Enzyme (Exonuclease V) Activity". DNA Repair Protocols. Methods in Molecular Biology. Vol. 152. Humana Press. pp. 91–105. doi:10.1385/1-59259-068-3:91. ISBN 978-0-89603-643-7. PMID 10957971.
  9. ^ Yang XC, Sullivan KD, Marzluff WF, Dominski Z (January 2009). "Studies of the 5′ Exonuclease and Endonuclease Activities of CPSF-73 in Histone Pre-mRNA Processing". Mol. Cell. Biol. 29 (1): 31–42. doi:10.1128/MCB.00776-08. PMC 2612496. PMID 18955505.
  10. ^ West S, Gromak N, Proudfoot NJ (November 2004). "Human 5' → 3' exonuclease Xrn2 promotes transcription termination at co-transcriptional cleavage sites". Nature. 432 (7016): 522–5. Bibcode:2004Natur.432..522W. doi:10.1038/nature03035. PMID 15565158.
  11. ^ Chen J, Chiang YC, Denis CL (March 2002). "CCR4, a 3′–5′ poly(A) RNA and ssDNA exonuclease, is the catalytic component of the cytoplasmic deadenylase". EMBO J. 21 (6): 1414–26. doi:10.1093/emboj/21.6.1414. PMC 125924. PMID 11889047.
  12. ^ Draper MP, Salvadore C, Denis CL (July 1995). "Identification of a mouse protein whose homolog in Saccharomyces cerevisiae is a component of the CCR4 transcriptional regulatory complex". Mol. Cell. Biol. 15 (7): 3487–95. doi:10.1128/MCB.15.7.3487. PMC 230585. PMID 7791755.
  13. ^ Moser MJ, Holley WR, Chatterjee A, Mian IS (December 1997). "The proofreading domain of Escherichia coli DNA polymerase I and other DNA and/or RNA exonuclease domains". Nucleic Acids Res. 25 (24): 5110–8. doi:10.1093/nar/25.24.5110. PMC 147149. PMID 9396823. {{cite journal}}: archive-url=필요. url=(도움말)CS1 유지보수:url-status(링크)
  14. ^ Henry Y, Wood H, Morrissey JP, Petfalski E, Kearsey S, Tollervey D (May 1994). "The 5' end of yeast 5.8S rRNA is generated by exonucleases from an upstream cleavage site". EMBO J. 13 (10): 2452–63. doi:10.1002/j.1460-2075.1994.tb06530.x. PMC 395111. PMID 7515008.
  15. ^ Geerlings TH, Vos JC, Raué HA (December 2000). "The final step in the formation of 25S rRNA in Saccharomyces cerevisiae is performed by 5'-->3' exonucleases". RNA. 6 (12): 1698–703. doi:10.1017/S1355838200001540. PMC 1370040. PMID 11142370.
  16. ^ Gribble, Jennifer; Stevens, Laura J.; Agostini, Maria L.; Anderson-Daniels, Jordan; Chappell, James D.; Lu, Xiaotao; Pruijssers, Andrea J.; Routh, Andrew L.; Denison, Mark R. (2021). "The coronavirus proofreading exoribonuclease mediates extensive viral recombination". PLOS Pathogens. 17 (1): e1009226. doi:10.1371/journal.ppat.1009226. PMC 7846108. PMID 33465137.

외부 링크